基因工程的基本原理和技術第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四據調查：2005年全世界約有糖尿病患者1.8億人，我國約有6000萬人。治療糖尿病的特效藥-----

胰島素胰島素是治療糖尿病的特效藥,長期以來只能從豬、牛等動物的胰腺中提取，產量低成本高。而微生物生長迅速，容易控制。于是科學家設想，若能將人的胰島素基因導入微生物體內，改造微生物基因并得以表達，就能解決產量問題，大大降低生產成本，使藥品價格大幅下降。第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

這些定向改造基因的設想能實現嗎？

經過多年的努力，科學家終于在20世紀70年代創立了可以定向改造生物的新技術——基因工程第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四第一節基因工程的基本原理和技術本節聚焦：1、簡述基因工程的概念2、簡述DNA重組技術所需三種基本工具的作用3、簡述基因工程載體應具備的條件4、認同基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術創新第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四什么叫基因工程？也叫基因拼接技術或DNA重組技術。該技術是在生物體外，通過對有關DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行定向改造和重新組合，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，從而創造出人類所需要的新的生物類型和基因產物的技術。定向改造生物的遺傳性狀。第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四1．基因拼接的理論基礎(1)大多數生物的遺傳物質是DNA。(2)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(3)雙鏈DNA分子的空間結構都是規則的雙螺旋結構。一、基因工程研究的理論基礎2．外源基因在受體內表達的理論基礎(1)基因是控制生物性狀的獨立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。(3)生物界共用一套遺傳密碼。第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四準確切割DNA的工具（“分子手術刀”）——限制性核酸內切酶（限制性內切酶）DNA片段的連接工具（“分子縫紉針”）——DNA連接酶基因運載工具（“分子運輸車”）——運載體二、DNA重組技術的基本工具第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四（一）限制性核酸內切酶（“分子手術刀”）學生活動：閱讀P67---P69討論完成下列內容：1、限制性內切酶的來源？2、限制性內切酶的種類？3、限制性內切酶的作用特點？主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶約4000識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四限制性內切酶作用過程點擊播放第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？思考:一個目的基因有幾個黏性末端？兩個

是，會產生相同的黏性末端第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四二、“分子縫紉針”——DNA連接酶1、種類：2、作用部位：兩類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶

是磷酸二酯鍵（扶手）不是氫鍵（梯子）

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四DNA連接酶的作用過程點擊播放第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

限制酶切割后有兩種不同的結果，一種產生黏性末端，一種產生平末端。那么恢復它們的連接時，是不是任何一種DNA連接酶都可以呢？連接黏性末端連接黏性末端和平末端分類作用E.coliDNA連接酶連接酶T4DNA連接酶第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四（三）“分子運輸車”-基因進入受體細胞的載體學生活動：閱讀P70—P71討論完成下列內容：1、基因工程常用的載體有哪些？2、作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？質粒噬菌體動植物病毒1.能在宿主細胞內復制并穩定保存2.有一個至多個限制酶切位點3.有遺傳標記基因4.對受體細胞無害、易分離第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四基因工程的別名操作環境操作對象操作水平基本過程實質結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產物剪切→拼接→導入→表達基因重組小結第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四DNA重組技術的基本工具“分子手術刀”──“分子縫合針”──“分子運輸車”──限制（性核酸內切）酶DNA連接酶基因進入受體細胞的載體第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四限制性內切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性內切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側各有1個酶Ⅱ的切點。①請畫出質粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。②請畫出目的基因兩側被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。③在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？為什么？第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四設想一

能否培養出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四DNA聚合酶DNA連接酶區別1區別2相同點DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需要模板第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四DNA重組技術的基本工具想一想:獲得轉基因抗蟲棉需要做哪些工作呢?

第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因普通棉花(無抗蟲特性)棉花細胞(含抗蟲基因)與運載體DNA拼接，導入棉花植株(有抗蟲特性)表達解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？工欲善其事,必先利其器.第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四基因工程的基本操作程序主要包括四個基本步驟：1）目的基因的獲取2）基因表達載體的構建3）將目的基因導入受體細胞4）目的基因的檢測與鑒定第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四原核生物為什么沒有在長期的進化過程中由于外源DNA的入侵而滅絕，有什么保護機制？這類酶在原核生物中起什么作用?為什么細菌中限制酶不剪切細菌本身的DNA？（一）限制性核酸內切酶防止外來病原物的侵害。當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四基因進入受體細胞的載體

要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去！能將外源基因送入細胞的工具就是載體?；蚬こ痰妮d體被喻為：分子運輸車第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四基因工程產品抗蟲害的玉米轉魚抗寒基因的番茄轉基因鮭魚第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四基因工程的產物第30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四（一）限制性核酸內切酶（分子手術刀）A、來源:主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內部進行的，故名限制性核酸內切酶。C、作用:識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開.B、種類：約4000第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四什么叫黏性末端？當限制酶從識別序列的中心軸線兩側切開時，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。第33頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四作為載體的必要條件1.能在宿主細胞內復制并穩定保存能進入受體生物細胞并在受體生物細胞內復制并表達；2.有一個至多個限制酶切位點